在電磨磨輥套和/或磨盤(pán)瓦的金屬基材上加裝復(fù)合耐磨蝕層的工藝及制備工裝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于耐磨損、抗腐蝕復(fù)合材料領(lǐng)域，涉及一種在電磨磨輥套和/或磨盤(pán)瓦的金屬基材上使用熱固性樹(shù)脂以及結(jié)構(gòu)陶瓷復(fù)合形成耐磨蝕層的工藝及制備工裝，尤其涉及一種使用熱固性樹(shù)脂將有序排列的結(jié)構(gòu)陶瓷柱及碳化硅顆粒粘接在磨輥套和/或磨盤(pán)瓦的金屬基材上形成耐磨損以及抗腐蝕層的生產(chǎn)工藝及制備工裝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)技術(shù)和現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，粉體的需求量在多個(gè)行業(yè)急速增長(zhǎng)，作為制粉設(shè)備的主要部件磨輥套和/或磨盤(pán)瓦的消耗量也在急速增加。尤其是國(guó)內(nèi)火力發(fā)電廠在工業(yè)發(fā)展的促進(jìn)下發(fā)展很快，用于火力發(fā)電廠加工煤粉的電磨磨輥套和/或磨盤(pán)瓦，每年的消耗量是非常巨大的。目前使用的電磨磨輥套和/或磨盤(pán)瓦都主要是合金鋼制造的，其耐磨性能差，工作壽命短。若使用碳化硅結(jié)構(gòu)陶瓷制作磨輥套和/或磨盤(pán)瓦，則它的抗磨蝕性能極優(yōu)，使用壽命要比金屬制作的磨輥套和/或磨盤(pán)瓦的使用壽命長(zhǎng)出十幾倍甚至幾十倍，但是它的制作成本太高，并且抗沖擊性能差，不能進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用。若采用粒度范圍在F6?F220的碳化硅顆粒，并經(jīng)過(guò)合理的粒度搭配，再與熱固性樹(shù)脂復(fù)合制作磨輥套和/或磨盤(pán)瓦，則它的抗磨蝕性能也很優(yōu)秀，雖然使用壽命是金屬制作的磨輥套和/或磨盤(pán)瓦的使用壽命的兩倍到五倍，是306不銹鋼的四到五倍，但還是不夠理想。多年以來(lái)科技工作者和企業(yè)一直在做磨輥套和/或磨盤(pán)瓦的抗磨蝕研宄工作，近期有比較大的突破成果是在合金鋼金屬磨輥套和/或磨盤(pán)瓦上鑲嵌碳化硅陶瓷柱，將磨輥套和/或磨盤(pán)瓦的使用壽命提高了 4倍，能耗降低了 10%以上。但是鑲嵌碳化硅陶瓷柱的磨輥套和/或磨盤(pán)瓦的生產(chǎn)效率低，制造成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決【背景技術(shù)】中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種使用熱固性樹(shù)脂將有序排列的結(jié)構(gòu)陶瓷柱及碳化硅顆粒粘接在磨輥套和/或磨盤(pán)瓦的金屬基材上形成耐磨損層以及抗腐蝕層的工藝及制備工作。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:本發(fā)明提供了一種在電磨磨輥套和/或磨盤(pán)瓦的金屬基材上加裝復(fù)合耐磨蝕層的工藝，其特殊之處在于:所述工藝包括以下步驟:
[0005]I)選定復(fù)合耐磨蝕層的材料；所述復(fù)合耐磨蝕層的材料包括結(jié)構(gòu)陶瓷柱、充填料、熱固性樹(shù)脂、輔助材料以及增強(qiáng)材料；
[0006]所述結(jié)構(gòu)陶瓷柱是碳化硅陶瓷柱、氧化鋁陶瓷柱、氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷柱或碳化硅結(jié)合金屬陶瓷柱；所述結(jié)構(gòu)陶瓷柱的橫截面是多邊形的棱柱體或橫截面是圓形的圓柱體；所述結(jié)構(gòu)陶瓷柱的橫截面是多邊形時(shí)，所述結(jié)構(gòu)陶瓷柱的橫截面是三角形、四邊形、六邊形和八邊形；所述結(jié)構(gòu)陶瓷柱的尺寸包括橫截面尺寸以及長(zhǎng)度尺寸；所述橫截面尺寸是橫截面為多邊形的對(duì)角線或橫截面為圓形的直徑，所述橫截面尺寸在5_?30_之間；所述長(zhǎng)度尺寸是20mm?250mm之間；
[0007]所述充填料是碳化硅顆粒以及氧化鋁顆粒；所述碳化硅顆粒包括粒徑范圍大于F30的碳化硅顆粒為大顆粒、粒徑范圍在F30?FlOO之間的碳化硅顆粒為中顆粒以及粒徑范圍在FlOO?F220之間的碳化娃顆粒為小顆粒；所述碳化娃顆粒是大顆粒、中顆粒以及小顆粒的任意配比；
[0008]所述熱固性樹(shù)脂是環(huán)氧樹(shù)脂、乙烯基樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂；所述熱固性樹(shù)脂采用環(huán)氧樹(shù)脂時(shí)，所述環(huán)氧樹(shù)脂是E51?E31環(huán)氧樹(shù)脂或改性環(huán)氧樹(shù)脂；所述乙烯基樹(shù)脂是通用乙烯基樹(shù)脂或改性乙烯基樹(shù)脂；所述熱固性樹(shù)脂的用量是根據(jù)碳化硅顆粒的大小及用量確定的，所述輔助材料是根據(jù)選用的熱固性樹(shù)脂選取與熱固性樹(shù)脂相應(yīng)的固化劑、引發(fā)劑、稀釋劑、消泡劑以及碳化硅超細(xì)微粉；所述輔助材料的用量和品種是由所選用的熱固性樹(shù)脂的用量和品種確定；所述碳化硅超細(xì)微粉的粒度范圍是在O?I μπι之間；所述碳化硅超細(xì)微粉的用量是熱固性樹(shù)脂重量的O?2% ;
[0009]所述增強(qiáng)材料包括用于結(jié)構(gòu)陶瓷柱的增強(qiáng)材料以及用于充填料的增強(qiáng)材料；所述用于結(jié)構(gòu)陶瓷柱的增強(qiáng)材料是玻璃纖維或碳纖維；所述纖維制作成纖維編織物；所述纖維編織物制作成子彈帶形；所述子彈帶形的纖維編織物上設(shè)置有用于塞裝結(jié)構(gòu)陶瓷柱的塞孔；所述相鄰兩個(gè)塞孔的距離是可調(diào)節(jié)的，所述相鄰兩個(gè)塞孔的間距是O?30mm ;所述用于充填料的增強(qiáng)材料是短切纖維；所述短切纖維是玻璃纖維以及短切碳纖維中的任意一種；所述短切纖維的長(zhǎng)度是0.5?2.5mm ;所述短切纖維的使用重量是碳化硅顆粒重量的O?5% ；
[0010]2)將步驟I)所選取的熱固性樹(shù)脂以及與熱固性樹(shù)脂所對(duì)應(yīng)的固化劑、引發(fā)劑、稀釋劑以及消泡劑按照已有且確定的化學(xué)配比投入攪拌設(shè)備里，同時(shí)在攪拌設(shè)備中按步驟I)所述比例投放碳化硅超細(xì)微粉，攪拌均勻制成漿料；將配制成的漿料在真空度達(dá)到10?IKPa的真空環(huán)境下除去攪拌中產(chǎn)生的氣泡后恢復(fù)常壓備用；
[0011]3)根據(jù)電磨磨輥套和/或磨盤(pán)瓦的結(jié)構(gòu)參數(shù)制備復(fù)合耐磨蝕層制備工裝；所述復(fù)合耐磨蝕層制備工裝包括用于制作分體預(yù)制件的分體模具以及用于完成整體磨輥套制作的整體模具；
[0012]4)步驟I)所述充填料是干混充填料和/或半漿充填料；
[0013]所述干混充填料是大顆粒碳化硅、中顆粒碳化硅、小顆粒碳化硅以及短切纖維按照步驟I)所述的混合比例分別放入混合設(shè)備混合均勻；
[0014]所述半漿充填料是大顆粒碳化硅、中顆粒碳化硅、小顆粒碳化硅、短切纖維按照步驟I)所述的混合比例與步驟2)所制備得到的熱固性樹(shù)脂進(jìn)行混合制成半漿充填料；
[0015]5)將步驟I)中所選取的結(jié)構(gòu)陶瓷柱塞入步驟I)中子彈帶形的纖維編織物上設(shè)置的用于塞裝結(jié)構(gòu)陶瓷柱的塞孔中并置于步驟3)制備得到的分體模具中；
[0016]6)將步驟4)配制得到的充填料裝填在步驟5)中分體模具中并進(jìn)行真空處理，在真空度達(dá)到10?IKPa時(shí)，將步驟2)制備得到的漿料緩慢地注入分體模具中直至注滿分體模具后繼續(xù)保持壓力；
[0017]7)對(duì)分體模具進(jìn)行加熱促使分體模具中的漿料固化，所述加熱溫度在50°C?200°C之間，加熱固化時(shí)間I小時(shí)?5小時(shí)之間；漿料固化后停止加壓；緩慢降溫到室溫，拆除分體模具，完成分體預(yù)制件的制作；
[0018]8)在步驟3)得到的整體模具中安裝步驟7)所制備得到的分體預(yù)制件；在整體模具中相鄰兩個(gè)分體預(yù)制件的對(duì)接口處再次填充結(jié)構(gòu)陶瓷柱，在相鄰兩個(gè)分體預(yù)制件的縫隙里以及分體預(yù)制件與整體模具之間的縫隙中填充步驟4)配制得到的充填料，裝滿并搗壓緊密后進(jìn)行真空處理，在真空度達(dá)到10?IKPa時(shí)，將步驟2)制備得到的漿料緩慢地注入整體模具中直至注滿整體模具后繼續(xù)保持壓力；
[0019]9)對(duì)整體模具進(jìn)行加熱促使整體模具中的漿料固化，所述加熱溫度在50°C?200°C之間，加熱固化時(shí)間I小時(shí)?5小時(shí)之間；漿料固化后停止加壓；緩慢降溫到室溫，拆除整體模具，完成在電磨磨輥套和/或磨盤(pán)瓦的金屬基材上加裝復(fù)合耐磨蝕層的制備。
[0020]上述步驟I)所述的復(fù)合耐磨蝕層的材料中:
[0021]結(jié)構(gòu)陶瓷柱優(yōu)選是碳化硅陶瓷柱或氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷柱；所述結(jié)構(gòu)陶瓷柱的橫截面是四邊形時(shí)，所述結(jié)構(gòu)陶瓷柱的橫截面優(yōu)選正四邊形或菱形；所述結(jié)構(gòu)陶瓷柱的橫截面是六邊形時(shí)，所述結(jié)構(gòu)陶瓷柱的橫截面優(yōu)選正六邊形或正交對(duì)稱六邊形；所述橫截面尺寸是橫截面為多邊形的對(duì)角線或橫截面為圓形的直徑，所述橫截面尺寸在8mm?25mm之間；
[0022]所述充填料所用碳化硅顆粒的最優(yōu)使用范圍是大顆粒、中顆粒以及小顆粒的配比是 40%?60%:30%?40%:10%?20% ；
[0023]所述碳化硅超細(xì)微粉的粒度范圍是在O?0.5 μπι之間；所述子彈帶形的纖維編織物上相鄰兩個(gè)塞孔的間距是O?20mm ;所述用于充填料的增強(qiáng)材料是短切玻璃纖維。
[0024]上述短切纖維的長(zhǎng)度是I?2mm。
[0025]上述步驟4)中混合制成半漿充填料的具體實(shí)現(xiàn)方式是:
[0026]將大顆粒、中顆粒、小顆粒碳化硅顆粒以及短切纖維分別備好；取出步驟2)制備得到的熱固性樹(shù)脂，將熱固性樹(shù)脂首先與大顆粒碳化硅顆?；旌暇鶆?，然后再將中顆粒碳化硅顆?；烊氩嚢杈鶆?，最后再將小顆粒碳化硅顆粒及短切纖維投入并攪拌均勻，小